一种自动换样设备的制作方法

本发明是关于一种自动换样设备，涉及叶绿素荧光成像技术领域。

背景技术：

随着植物表型组学的发展，叶绿素荧光成像测定已经成为植物表型研究中一个重要的分析模块。为了满足大量植物样品的快速测量，或者对同一物种在其生命周期内的长期监测，大型的或超大型的叶绿素荧光成像系统还配置了智能化leds光照培养系统、机械传送装置、自动植物称重与灌溉系统、植物热成像分析等，实现了大量植物样品全方位生理生态与形态结构的分析研究。比如捷克psi公司研制生产的plantscan全自动植物多光谱三维成像观测室，该设备具有自动化控制系统，可以自动装载与卸载样品，极大地节省了人力和测量时间成本。

现有技术中的小型叶绿素荧光成像系统均缺乏自动化、智能化的控制系统，主要表现在以下两个方面：1)样品台无法水平和垂直移动，需要根据植物的高度手动调节植株到光源间的距离，且需手动调整样品使之达到视野的合适位置；2)在测量过程中均采用手动换样品，自动化控制系统的缺乏，尤其是自动换样设备的缺乏，极大限制了小型叶绿素荧光成像系统的检测效率。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够自动调节距离使得检测效率能够有效提高的自动换样设备。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自动换样设备，该设备包括电动旋转台、电动升降台、样品台和控制系统；所述电动旋转台包括外壳、蜗轮及蜗杆机构和旋转步进电机，所述外壳顶部固定设置所述蜗轮及蜗杆机构，所述蜗轮及蜗杆机构的蜗轮输出端固定连接所述电动升降台，所述蜗轮及蜗杆机构的蜗杆输入端固定连接所述旋转步进电机的输出端，所述旋转步进电机与所述外壳固定连接；所述电动升降台包括底座连接台、竖向支撑板、滑块、载物台连接座、丝杠、丝杠螺母、光杆导轨和升降步进电机；所述底座连接台固定连接所述蜗轮输出端，所述底座连接台一侧固定设置所述竖向支撑板，所述底座连接台顶部平行间隔设置所述光杆导轨，所述光杆导轨顶部通过连接轴承支座固定连接所述竖向支撑板，所述光杆导轨上滑动设置所述滑块，所述滑块顶部固定设置用于放置所述样品台的载物台连接座，所述载物台连接座上固定设置所述丝杠螺母，所述升降步进电机的输出端固定连接所述丝杠，所述升降步进电机与所述竖向支撑板固定连接。

进一步地，所述光杆导轨和丝杠的顶部均设置有限位套。

进一步地，所述控制系统包括旋转控制系统和升降控制系统。

进一步地，所述旋转控制系统包括上位机、主控电路、抗干扰电路、旋转步进电机驱动电路和零点反馈电路，所述上位机用于设置旋转参数，所述上位机通过usb口连接所述主控电路的输入端，所述主控电路的输出端连接所述抗干扰电路的输入端，所述抗干扰电路用于提升所述主控电路输出的工作电流，所述抗干扰电路的输出端连接所述旋转步进驱动电路的输入端，所述旋转步进驱动电路的输出端控制所述旋转步进电机进行工作，所述零点反馈电路用于检测所述电动旋转台的位置是否归零，并将归零反馈结果发送到所述主控电路。

进一步地，所述升降控制系统包括上位机、主控电路、抗干扰电路、升降步进电机驱动电路和零点反馈电路，所述上位机用于设置升降参数，所述上位机通过usb口连接所述主控电路的输入端，所述主控电路的输出端连接所述抗干扰电路的输入端，所述抗干扰电路用于提升所述主控电路输出的工作电流，所述抗干扰电路的输出端连接所述升降步进驱动电路的输入端，所述升降步进驱动电路的输出端控制所述升降步进电机进行工作，所述零点反馈电路用于检测所述电动升降台的位置是否归零，并将归零反馈结果发送到所述主控电路。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用上位机发出信号控制电动旋转台旋转实现样品的自动化切换。2、本发明采用步进电机旋转丝杆完成整个载物样品台的升降，实现自动调整样品与光源的距离。3、本发明可以实现自动化水平旋转和垂直升降，例如可装载6组植物样品，每组4盆植物，样品自动切换时间在30s以内，极大地节省了测量的时间成本，提高了测量效率。本发明可以更高效地分析植物光系统ii的功能参数，通过光合参数的差异性可以高通量地活体筛选光合突变株，挖掘和鉴定高效能量和物质转化的遗传资源。

附图说明

图1是本发明的自动换样设备的结构示意图；

图2是本发明的电机旋转台结构示意图，图(a)为主视示意图，图(b)为俯视示意图；

图3是本发明的电动升降台结构示意图，图(a)为主视示意图，图(b)为左视示意图；

图4是本发明的控制系统原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的自动换样设备，包括支撑架1、电动旋转台2、电动升降台3、载物台4和控制系统。

支撑架1顶部固定设置电动旋转台2，电动旋转台2顶部固定设置电动升降台3，电动升降台上固定设置有载物台4。

如图2所示，电动旋转台2包括外壳21、蜗轮及蜗杆机构22、升降台连接座23、传动轴24、联轴器25、步进电机26和电机支架27。外壳21的顶部相应设置蜗轮及蜗杆机构22，蜗轮及蜗杆机构22的蜗轮输出端通过升降台连接座23连接电动升降台3，蜗轮及蜗杆机构22的蜗杆的输入端通过传动轴24和联轴器25连接步进电机26，步进电机26通过电机支架将步进电机26固定在外壳21一侧。

如图3所示，电动升降台3包括底座连接台31、竖向支撑板32、滑块33、载物台连接座34、丝杠螺母35、光杆导轨36、丝杠37、轴承支座38、联轴器39、电机支架391和步进电机392。底座连接台31固定连接升降台连接座23，底座连接台31一侧固定设置竖向支撑板32，光杆导轨36平行间隔设置在底座连接台31顶部，且光杆导轨36顶部固定连接轴承支座38，轴承支座与竖向支撑板32固定连接，光杆导轨36上滑动设置有滑块33，滑块33的顶部固定设置载物台连接座34，载物台连接座34上固定设置有丝杠螺母35，步进电机392的输出端固定连接丝杠37，通过丝杠37和丝杠螺母35之间的传动可以实现载物台连接座34升降运动，其中，步进电机392通过电机支架391与竖向支撑板32固定连接，使用时，通过步进电机392旋转丝杠37完成整个载物台的升降自动调节样品与光源的距离，优选地，光杆导轨36和丝杠37的顶部均可以设置有限位套。

在一个优选的实施例中，如图4所示，控制系统包括旋转控制系统和升降控制系统，旋转控制系统和升降控制系统的控制原理相同，本发明仅以旋转控制系统为例进行说明，旋转控制系统包括上位机、主控电路、抗干扰电路、步进电机驱动电路和零点反馈电路，上位机用于设置旋转参数，上位机通过usb口连接主控电路的输入端，发送控制命令控制主控电路输出相应的控制信号，主控电路的输出端连接抗干扰电路的输入端，抗干扰电路用于提升主控电路输出的工作电流，抗干扰电路的输出端连接步进驱动电路的输入端，步进驱动电路的输出端控制步进电机26进行工作，零点反馈电路用于检测电动旋转台的位置是否归零，并将归零反馈结果发送到主控电路，如果没有归零则主控电路进行复位操作。

下面通过具体实施例详细说明本发明的自动换样设备的具体工作过程。

1、打开自动换样设备，自动换样设备自动进行归零复位操作，即载物样品台开始升降和旋转，使样品台复位到初始高度，并将样品台的1号样品位置水平旋转到叶绿素荧光成像仪测量头的正下方；

2、调整植物样品到光源的距离，使两者距离保持在19.5cm左右，具体过程为：

将一组待测植物样品放在样品台1号样品位置，在转台手动控制区选择高度(比如130mm，可根据植物的高度进行调整)，启动进行上升操作，电动升降台3带动样品台自动上升130mm，使得样品台上的植物与光源的距离在19.5cm左右；

3、设置自动换样，具体过程为：

输入默认高度(比如130mm)，执行以下过程：1号位置(position(1))，等待300s(delays(300)，时间可根据测量时间的长短进行调节)，2号位置(position(2))，等待300s(delays(300))，3号位置(position(3))，等待300s(delays(300))，4号位置(position(4))，等待300s(delays(300))，5号位置(position(5))，等待300s(delays(300))，6号位置(position(6))，等待300s(delays(300))；

4、将6组植物样品分别放在样品台的6个位置，启动样品台先自动下降至初始高度再上升至指定高度(比如130cm)，叶绿素荧光成像仪对1号位置的植物样品进行测量(比如300s),测量完成后样品台自动下降至初始高度，并将2号位置的样品水平逆时针旋转到叶绿素荧光成像仪测量头的正下方，再自动上升至指定高度，等待叶绿素荧光成像仪测量完成后,样品台自动下降至初始高度，并将3号位置的样品水平逆时针旋转到叶绿素荧光成像仪测量头的正下方，再自动上升至指定高度，等待叶绿素荧光成像仪测量完成后,样品台自动下降至初始高度…依次类推，将6号位置的样品水平逆时针旋转到叶绿素荧光成像仪测量头的正下方，再自动上升至指定高度，等待叶绿素荧光成像仪测量完成；

5、取下样品，将另外6组植物样品分别放在样品台的6个位置，点击启动按钮，样品台先自动下降至初始高度，并将1号位置的样品水平顺时针旋转到叶绿素荧光成像仪测量头的正下方，再自动上升至指定高度，叶绿素荧光成像仪对样品进行测量。之后的具体工作与步骤4相同。

6、植物样品全部测量完成后，取下样品，关闭自动换样设备的控制系统，样品台自动下降，并进行复位归零操作。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。